Как правильно рассчитать фундамент под дом?

4-Решение задач на опрокидывание

При решении задач на опрокидывание рассматривается та предельное положение, в котором тело находится в состоянии неустойчивого равновесия, т. е. когда оно готово перейти из состояния покоя в движение. Всякое незначительное изменение элементов конструкции или сил, действующих на эту конструкцию, ведет к опрокидыванию (вращению) конструкции вокруг некоторой оси, называемой осью опрокидывания, перпендикулярной плоскости чертежа. Условием равновесия такого тела (конструкции) является равенство нулю суммы моментов относительно точки пересечения оси опрокидывания с плоскостью чертежа всех заданных (активных) сил, действующих на тело: Как сделать расчет фундамента на … Расчет на опрокидывание столбчатого … Расчет на опрокидывание фундамента Расчет на опрокидывание онлайн APM Civil Engineering

Заливка бетоном

Закончив подготовительные мероприятия, переходим к основному этапу – бетонированию. Кстати, предлагается рассмотреть второй способ армирования подошвы.

Залив в опалубку бетон, раскладываем двумя ровными рядами арматурные прутья, удаляя их от опалубочных стен на пятнадцать сантиметров. Арматуру просовываем под перегородочные элементы из крепежных скоб. Закончив раскладку, штыковой лопатой «топим» металл на двадцать сантиметров в бетонную смесь, аккуратно выполняем «штыкование», чтобы устранить оставшийся внутри бетона воздух.

Как только поверхность бетона поднимется до вбитых по верхней кромке будущей подошвы гвоздиков, П-образные скобы приподнимают на пять – семь сантиметров.

Остается две операции – сооружение подошвы и затирка ее поверхности. Первый этап считается важным и ответственным, шпоночную канавку необходимо прорезать с особым вниманием. Выполняется такая работа сверху, по центральной оси кромки. Шпоночная канавка поможет обеспечить прочность и качество сцепления подошвы и стены фундаментной основы.

Работы по устройству канавки начинаются, когда залитый бетонный раствор немного затвердеет.

Для работы потребуется маленький брусок, который вдавливается равномерно по прямолинейному участку фундаментной подошвы.

Опалубочная система аккуратно демонтируется, все отметки, выполненные на ее щитах, переносятся, чтобы удобней было возводить фундаментные стены.

Теперь предельно ясно, что понимается под названием «подошва фундамента». Остается рассмотреть достоинства и недостатки конструкции.

Считается, что ленточную фундаментную основу на подошве возводят при любых погодных условиях, в том числе – в зимнее время. Такое основание считают универсальным, пригодным для строительства несущих стен из кирпичного или каменного материалов, бетона, древесины.

В качестве недостатка многие отмечают сложный технологический процесс обустройства фундаментной подошвы.

Следует отметить, что подошва заливается под блоки фбс, а при установке свайного фундамента опорные подошвы устраиваются в десяти – пятнадцать местах (по количеству опорных элементов).

Расчёт нагрузки на основание

Принимаясь за расчёт фундамента под дом, вначале вычислите нагрузку, которую он будет держать.

Для этого рассчитайте площадь поверхности всех стен, перекрытий и кровли, умножьте площадь каждой конструкции на её удельный вес, который можно взять из нижеприведённой таблицы.

Не забывайте также, что к весу дома позже прибавится мебель, бытовая техника, вещи и, конечно же, люди. Всё это тоже надо учесть, когда производите расчёт нагрузки на основание, поэтому считайте лучше с запасом. Вычисление нагрузки на грунт

Следующим шагом в расчётах является определение нагрузки на грунт. Чтобы понять, сможет ли грунт выдержать здание, необходимо просчитать вес основания дома.

Для этого вычислим объём основания, воспользовавшись математическими формулами, и умножим его на плотность бетона (средние показатели плотности разных видов бетона можно найти в таблице ниже).

Затем проведём несложные вычисления по формуле:

(ВФ+ВД)/Ппф, где ВФ — вес фундамента, ВД — вес дома, Ппф — площадь подошвы основания.

сколько килограмм нагрузки должен нести на себе 1см2 грунта

Теперь важно соотнести требуемую нагрузку на грунт с допустимыми значениями, указанными в таблице.

Если полученная в ходе вычислений нагрузка больше расчётного сопротивления заданного типа грунта, нужно увеличить опорную площадь дома, а именно:

1. Ленточный можно сделать расширенным к основанию (поперечное сечение выглядит как трапеция).
2. Увеличить ширину фундамента-параллелепипеда.
3. Для столбчатого основания можно увеличить диаметр столбов или их количество.

Важно! При увеличении размеров основания, конструкция дома станет тяжелее. Поэтому обязательно повторно просчитайте нагрузку на грунт!

Корректировка параметров

Если нагрузка, передаваемая через ленточный фундамент, для данных грунтов велика, выхода два: использовать при строительстве более легкие материалы или увеличить ширину ленты.

Изменение материала очень трудоемко: часто изменение одного материала тянет за собой цепочку изменений параметров целого ряда других. В результате расчет массы приходится переделывать. Потому чаще увеличивают толщину ленты в фундаменте. Этим увеличивается уменьшается удельная нагрузка. Но слишком широкий ленточный фундамент (шире 60 см), особенно глубокого заложения, невыгоден экономически: большой расход материала и трудозатараты. В этом случае необходимо сравнивать стоимость нескольких типов фундамента.

Ширину монолитно-ленточного фундамента подбирают исходя из рассчитанной нагрузки от дома и несущей способности грунтов

Не забудьте после изменения ширины ленты пересчитать ее массу и соответствующим образом откорректировать массу строения.

Расчет потребности в бетоне

Работы по заливке бетона нельзя останавливать, не закончив их полностью. Для этого важно правильно оценить потребность в нем. Расчет необходимого количества проводится с учетом типа фундамента:

1. Ленточный вариант. Порядок расчета можно рассмотреть на примере. Фундамент делается для дома размером 6х8 м. Глубина промерзания грунта составляет 1 м, а потому заглубление выбираем 1,4 м. Ширина ленты (уточненная по расчету минимальной площади опоры) – 0,5 м. Объем фундамента составит V=PxbлхНф, т.е. (2х6х8)х1,4х0,5=67,2 м³. Рекомендуется взять запас порядка 8-10 процентов. Окончательно, для данного фундамента потребуется 74 м³ бетона.
2. Столбчатый тип. Если опора имеет прямоугольное сечение, то площадь ее определится, как произведение двух сторон. При возведении столба круглой формы применяется известная формула расчета окружности S=, где R – радиус столба.
3. Плитный фундамент. Объем определяется по формуле для правильного параллелепипеда, т.е. V=axbxHф, где а и b – размеры сторон плиты (м). Например, для дома 6х8 м при заглублении 0,4 м объем составит 19,2 м³.

Несколько сложнее учесть дополнительную потребность в бетоне при формировании ребер жесткости на плитном основании. Они изготавливаются обычно с шагом 2 м, причем по краям они располагаются обязательно.

Для выбранного примера количество ребер по длине составляет 4, а по ширине 3. Общая длина этих элементов составит (8х4)+(6х3) =50 м. Наиболее характерная ширина и высота ребра – 0,1 м. Следовательно, общий дополнительный объем бетона составит 50х0,1х0,1=0,5 м³.

Нужен ли расчет основания частного дома на устойчивость?

Фундамент, который под действием внешних сил не опрокинется, не сдвинется в горизонтальной плоскости вместе с грунтом, считают устойчивым. На устойчивость рассчитывают фундаменты таких ответственных элементов, как опоры мостов, заводских труб и т. п.

В отличие от заводских труб расчет фундамента частных домов на опрокидывание можно не выполнять. И причина в том, что эти дома имеют сравнительно небольшую высоту. Если у заводской трубы центр тяжести и равнодействующая силы ветра находятся на значительной высоте от фундамента, в результате чего может образоваться момент достаточный для нарушения устойчивости, то для низкого строения, расчет по этому фактору просто не нужен.

В частном секторе в настоящее время также появляются отдельные строения, которые требуют расчетов их оснований на такое воздействие. Например, ветровые генераторы. На рис. 3 представлен 1 из вариантов основания для такого генератора. Следует обратить внимание на глубину заложения основания. Она явно превышает глубину промерзания грунта. Остальные же размеры на изображении 3 могут служить только для ориентирования и могут отличаться от фактических размеров. Высота вышки – НВ. для надежной работы генератора, зависит от местности, но в среднем ее можно считать равной 20 м.

Как рассчитать?

Столбчатая конструкция определяется сложением площадей сечений всех колонн.

Выражение представляет собой зависимость веса постройки от установленного значения сопротивления почвы: S = 1.4 x P/Ro, где:

• 1.4 — это коэффициент резерва устойчивости;
• P — вес постройки;
• Ro — сопротивление почвы.

Чтобы произвести расчет, следует спроектировать расположение основных колонн и определить минимально необходимое количество. В результате можно вычислить размер сечения каждого участка под столб, разделив общую площадь поверхности на количество колонн.

Если в итоге значение составило до 40 см, оно остаётся неизменным. В случае необходимости сечения колонн 60 см и более, их число увеличивают по схеме. При этом промежутки между столбами нужно рассчитать с учётом равномерного распределения нагрузки на фундамент.

Если толщина составляет 40 см, допустимая площадь опорной конструкции должна быть больше сечения колонны в 1.5 раза. Основание опоры выполняется из железобетона в опалубке.

При этом обязательно оснастить его арматурой в 2 ряда и обеспечить слой щебня толщиной 10 см и более. Основание опоры должно размещаться в плоскости ниже отметки промерзания почвы на 40 см.

Расчет нагрузки от здания

Таблица с расчетом ширины ленточного основания в зависимости от материала конструкции (для дома из пеноблоков и кирпича, дома из бруса) в средней полосе Этот параметр рассчитывается методом суммирования всех нагрузок, которые создает здание на основание:

1. Массы несущих стен и перекрытий (тут рассчитывается необходимое для возведения количество строительных материалов и их суммарный вес).
2. Массы крыши с покрытием.
3. Массы снегового шара, который может закрепиться на крыше и давить своей массой передавая нагрузку на несущие стены и основание.
4. Вес всей мебели, техники и проложенных коммуникаций (этот показатель незначительный, им часто пренебрегают или задают коэффициент 1,1).
5. Вес самого фундамента. Вот тут уже возникает трудность в расчетах, ведь площадь подошвы также влияет на массу основания. Поэтому принимается ширина полосы 40 см, зная по проекту длину здания, плотность бетона (2400), все это умножается и получается вес фундамента.

Расчет кубатуры для плиточного основания

Фундамент в виде монолитных бетонных плит используется в строительстве зданий без подвала, а также расположенных на сложных грунтах. Такое основание имеет большую несущую способность. Расчет необходимого количества бетона плиточного фундамента очень прост: нужно ширину основания умножить на длину, и полученную площадь перемножить с толщиной плиты.

Плитный фундамент закладывается на глубину, зависящую исключительно от толщины монолитной плиты

Иногда плиточное основание предполагает наличие ребер жесткости. В таком случае, нужно рассчитать объем каждого из них и сложить с объемом плиты.

Что нужно для расчета?

В процессе выполнения данных расчетов требуется учитывать особенности грунта, в котором будет находиться фундамент, к которым относятся:

• тип грунта;
• пучинистость грунта;
• глубина промерзания;
• уровень залегания грунтовых вод.

Кроме природных (естественных) факторов при расчете основных параметров фундамента учитываются также нагрузки, которым будет подвергаться в фундамент в процессе эксплуатации. Принято разделять такие нагрузки на временные и постоянные. Для фундамента под забор к постоянным нагрузкам следует отнести:

• вес самого фундамента;
• вес конструкции забора.

К переменным относятся ветровые нагрузки.

Подробная инструкция о том, как сделать фундамент для забора с кирпичными столбами, находится здесь.

Если вас интересует, как смонтировать ленточный фундамент для забора своими руками, прочтите эту статью.

О том, как забетонировать столбы для забора, вы можете узнать отсюда.

Расчет веса дома

Прежде чем приступить к расчетам, нужно узнать ряд параметров.

Так, для метра квадратного стен дома:

• каркасного, утепленного минеральной ватой, вес удельный составляет от 30 до 50 килограммов на метр квадратный;
• бревенчатого – 70-100;
• кирпичного (толщина до 15 см) – от 200 до 270;
• железобетонного (15 см) – 300-350.

• чердачных с деревянными балками и утеплителем плотностью 200 кг на метр кубический – 70-100;
• цокольных деревянных (при тех же параметрах теплоизоляции) – 100-150;
• железобетонных – 500.

• из жести – от 20 до 30 килограммов на метр квадратный;
• рубероида – 30-50;
• шифера – 40-50;
• черепицы керамической – 60-80.

Как показывает практика, правильнее всего учитывать максимальные значения, приведенные выше – это позволит обеспечить фундаменту наибольший запас прочности.

Примем, что будущий дом (5 на 8 метров) имеет только один этаж, а стены по высоте достигают 300 см. Общая их длина с учетом внутренней перегородки составит 31 метр. Площадь же – 93 м 2 . Соответственно, вес стен – 25,1 тонны.

Совокупный размер перекрытий (их два – цокольное и чердачное) – 80 м 2 . Масса – 8 тонн.

Кровля для такого стандартного дома (с учетом всех скатов) будет иметь размер 96 метров квадратных и вес 2,88 тысячи килограммов.

§ Расчет фундаментов на устойчивость против опрокидывания и сдвига

Расчет фундамента на устойчивость должен исключать возможность его опрокидывания, сдвига по основанию и сдвига совместно с грунтом по некоторой поверхности скольжения. Фундамент считают устойчивым, если выполняется условие (6.1), в котором под F понимают силовое воздействие, способствующее потере устойчивости (опрокидыванию или сдвигу) фундамента, а под Fu — сопротивление основания или фундамента, препятствующее потере устойчивости. Расчеты устойчивости выполняют по расчетным нагрузкам, полученным умножением нормативных нагрузок на коэффициенты надежности по нагрузке. Если для одной и той же нагрузки нормами предусмотрены два коэффициента надежности, то в расчете учитывают тот из них, при котором будет меньший запас устойчивости.

Рис. 7.7. Схема к расчету фундамента на устойчивость против опрокидывания

При расчете фундаментов опор мостов на устойчивость против опрокидывания все внешние силы, действующие на фундамент (включая его собственный вес), приводят к силам Fv, Qr и моменту Мu (рис. 7.7). Силы Fv и Qr равны проекциям всех внешних сил соответственно на вертикаль и горизонталь, а момент Ми равен моменту внешних сил относительно оси, проходящей через центр тяжести подошвы фундамента перпендикулярно расчетной плоскости. Момент Ми способствует опрокидыванию фундамента (повороту его вокруг оси О — см. рис. 7.7). Момент Mz, сопротивляющийся опрокидыванию, будет равен Fva, где а — расстояние от точки приложения силы Fv до грани фундамента, относительно которой происходит опрокидывание.

Устойчивость конструкций против опрокидывания следует рассчитывать по формуле Ми≤(ус/уn)Мz, (7.5) где Мu и Мz — моменты соответственно опрокидывающих и удерживающих сил относительно оси возможного поворота (опрокидывания) конструкции, проходящей по крайним точкам опирания, кН·м; ус — коэффициент условий работы, принимаемый при проверке конструкций, опирающихся на отдельные опоры, для стадии строительства равным 0,95; для стадии постоянной эксплуатации равным 1,0; при проверке сечений бетонных конструкций и фундаментов на скальных основаниях, равным 0,9; на нескальных основаниях — 0,8; уn — коэффициент надежности по назначению сооружения, принимаемый равным 1,1 при расчетах для стадии постоянной эксплуатации и 1,0 при расчетах для стадии строительства.

Опрокидывающие силы следует принимать с коэффициентом надежности по нагрузке, большим единицы.

Удерживающие силы следует принимать с коэффициентом надежности по нагрузке для постоянных нагрузок Уf где µ — коэффициент трения фундамента по грунту.

В соответствии с требованиями СНиП —84 устойчивость конструкций против сдвига (скольжения) следует рассчитывать по формуле Qr≤(yc/yn)Qz, (7.6) где Qr — сдвигающая сила, кН, равная сумме проекций сдвигающих сил на направление возможного сдвига; ус — коэффициент условий работы, принимаемый равным 0,9; уn — коэффициент надежности по назначению сооружения, принимаемый как и в формуле (7.5); Qz — удерживающая сила, кН, равная сумме проекций удерживающих сил на направление возможного сдвига.

Сдвигающие силы следует принимать с коэффициентом надежности по нагрузке, большим единицы, а удерживающие силы — с коэффициентом надежности по нагрузке, указанным в экспликации к формуле (7.5).

В качестве удерживающей горизонтальной силы, создаваемой грунтом, допускается принимать силу, значение которой не превышает активного давления грунта.

Силы трения в основании следует определять по минимальным значениям коэффициентов трения подошвы фундамента по грунту.

При расчете фундаментов на сдвиг принимают следующие значения коэффициентов трения µ кладки по грунту: